一种光电化学生物传感器、制备方法及应用技术

本发明专利技术属于生物传感技术领域，公开了一种光电化学生物传感器、制备方法及应用，包括制备g

【技术实现步骤摘要】
一种光电化学生物传感器、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于生物传感
，尤其涉及一种光电化学生物传感器、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，DNA 5
‑
甲基胞嘧啶(5
‑
mC)是哺乳动物中最主要的DNA甲基化形式，在正常发育的各种生物途径中都发挥着关键作用。异常的DNA甲基化因它与各种疾病相关而被广泛研究，并且它也是一种强有力的癌症诊断、预后和预测生物标志物。因此，5
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甲基胞嘧啶的检测对于肿瘤和其他疾病的病理机制研究和诊断具有重要意义。目前，基于亚硫酸盐的检测方法、DNA免疫沉淀检测法(MeDIP)和测序分析已被广泛地应用于5
‑
甲基胞嘧啶的定量分析。然而，这些经典的检测方法仍有一些局限性。尽管亚硫酸氢盐转化分析是能够从单碱基分辨率检测5
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甲基胞嘧啶的唯一方法，但烦琐和耗时的预处理可能会导致DNA的降解。MeDIP是一种全基因组甲基化检测技术，使用5
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甲基胞嘧啶抗体来富集甲基化的DNA片段，并通过PCR或测序技术来识别这些片段。由于免疫沉淀的效率低，MeDIP
‑
seq需要大量的DNA样本。因此，开发一种快速而灵敏的方法来准确分析5
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mC以用于临床诊断至关重要。
[0003]最近，PEC生物传感由于操作简便、灵敏度高、数据分析简单而被应用于DNA甲基化检测。PEC生物传感器需要匹配的光敏材料或敏化剂，通过添加/或生成电子供体或受体来产生光电流反应。因此，光电材料的选择对于PEC生物传感器的检测性能很重要。TiO2是一种已知的光活性金属半导体，具有优异的稳定性且无毒害。然而，TiO2的带隙为3.2eV，它只在387.5nm以下波长范围具有紫外线活性，因而光电转换率较低。因此，寻找能级匹配排列的窄级光活性材料来提高TiO2的光电转换效率尤为重要。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的5
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甲基胞嘧啶的定量分析检测过程烦琐、耗时长且检测另名都不高；目前尚没有利用光电化学生物传感器进行5
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甲基胞嘧啶的定量分析的技术。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种光电化学生物传感器、制备方法及应用。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法，所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法包括：
[0007]首先，制备g
‑
C3N4@TiO2纳米复合材料并滴加在铟锡氧化物ITO导电玻璃上，通过原位还原HAuCl4将AuNPs沉积在g
‑
C3N4@TiO2表面，得到AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极；
[0008]其次，通过Au
‑
S键在AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2涂层电极的表面固载3D
‑
BDN；通过基于5
‑
甲基胞嘧啶抗体和目标DNA上的5
‑
甲基胞嘧啶位点之间的免疫识别将PDANS
‑
Ab
‑
CdTe QDs生物共轭物固定在电极表面；得到基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器；
[0009]进一步，其中g
‑
C3N4@TiO2纳米复合材料的组分比例是：g
‑
C3N4与TiO2的质量比为1：
19。PDANS
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Ab
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CdTe QDs生物共轭物中，抗体的浓度为10μg/mL。
[0010]进一步，所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法包括以下步骤：
[0011]首先按照一定的比例制备氮化碳@二氧化钛(g
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C3N4@TiO2)纳米复合材料，聚多巴胺
‑
抗体
‑
碲化镉量子点(PDANS
‑
Ab
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CdTe QDs)生物共轭物。将浓度为5mg/mL的g
‑
C3N4@TiO2悬浊液滴在铟锡氧化物ITO导电玻璃表面，烘干后进行高温煅烧，接下来将其浸入1％的HAuCl4溶液中，在g
‑
C3N4@TiO2表面原位生长金纳米粒子，得到AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极。接下来将3D
‑
BDN滴加在电极表面作为捕获探针捕获靶标，最后，通过基于5
‑
甲基胞嘧啶抗体和目标DNA上的5
‑
甲基胞嘧啶位点之间的免疫识别将PDANS
‑
Ab
‑
CdTe QDs生物共轭物固定在电极表面，得到基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器。
[0012]进一步，所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法包括以下步骤：
[0013]步骤一，进行AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2纳米复合材料的合成，并制备AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极；
[0014]步骤二，将含有500nM 3D
‑
BDN和10mM TCEP的1
×
Tris缓冲液滴加到AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极表面，置于4℃冰箱过夜，得到BDN/AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极；
[0015]步骤三，量取TM缓冲液于塑料EP管中，取100μM靶序列加入EP管，得100nM靶序列；进行100μM靶序列的10倍梯度稀释；
[0016]步骤四，分别取各浓度的靶标滴加至BDN/AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极表面；37℃孵育1h，滴加PDANS
‑
Ab
‑
CdTe QDs生物偶联物；置于37℃水浴箱中孵育1h，去离子水冲洗；
[0017]步骤五，将光电化学电解液倒入电解池中，将对应的电极分别与仪器接头进行连接，得到基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器。
[0018]步骤一合成AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2纳米复合材料作为传感器的基底材料，该新型的三元纳米复合材料可以抑制电子
‑
空穴对的复合，提高光电转换效率，从而产生强而稳定的光电流信号产生强而稳定的光电流信号。
[0019]步骤二3D
‑
BDN作为捕获探针固定在电极表面以捕获靶标，3D
‑
BDN且有较高的传质率，可在短时间与靶标结合，缩短检测时间。
[0020]步骤三制备不同浓度的靶标分子，用于后续的检测。
[0021]步骤四向电极表面滴加PDANS
‑
Ab
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法包括：首先，制备g
‑
C3N4@TiO2纳米复合材料并滴加在铟锡氧化物ITO导电玻璃上，通过原位还原HAuCl4将AuNPs沉积在g
‑
C3N4@TiO2表面，得到AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极；其次，通过Au
‑
S键在AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2涂层电极的表面固载3D
‑
BDN；通过基于5－甲基胞嘧啶抗体和目标DNA上的5－甲基胞嘧啶位点之间的免疫识别将PDANS
‑
Ab
‑
CdTe QDs生物共轭物固定在电极表面；得到基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器。2.如权利要求1所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，g
‑
C3N4@TiO2纳米复合材料的组分比例是：g
‑
C3N4与TiO2的质量比为1：19；PDANS
‑
Ab
‑
CdTe QDs生物共轭物中，抗体的浓度为10μg/mL。3.如权利要求1所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法包括以下步骤：首先，按照一定的比例制备氮化碳@二氧化钛(g
‑
C3N4@TiO2)纳米复合材料，聚多巴胺－抗体－碲化镉量子点(PDANS
‑
Ab
‑
CdTe QDs)生物共轭物；将浓度为5mg/mL的g
‑
C3N4@TiO2悬浊液滴在铟锡氧化物ITO导电玻璃表面，烘干后进行高温煅烧；接下来，将其浸入1％的HAuCl4溶液中，在g
‑
C3N4@TiO2表面原位生长金纳米粒子，得到AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极；将3D
‑
BDN滴加在电极表面作为捕获探针捕获靶标；最后，通过基于5－甲基胞嘧啶抗体和目标DNA上的5－甲基胞嘧啶位点之间的免疫识别将PDANS
‑
Ab
‑
CdTe QDs生物共轭物固定在电极表面，得到基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器。4.如权利要求1所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法包括以下步骤：步骤一，进行AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2纳米复合材料的合成，并制备AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极；步骤二，将含有500nM 3D
‑
BDN和10mM TCEP的1
×
Tris缓冲液滴加到AuNPs/g
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C3N4@TiO2/ITO电极表面，置于4℃冰箱过夜，得到BDN/AuNPs/g
‑
C3N4@TiO2/ITO电极；步骤三，量取TM缓冲液于塑料EP管中，取100μM靶序列加入EP管，得100nM靶序列；进行100μM靶序列的10倍梯度稀释；步骤四，分别取各浓度的靶标滴加至BDN/AuNPs/g
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C3N4@TiO2/ITO电极表面；37℃孵育1h，滴加PDANS
‑
Ab
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CdTe QDs生物偶联物；置于37℃水浴箱中孵育1h，去离子水冲洗；步骤五，将光电化学电解液倒入电解池中，将对应的电极分别与仪器接头进行连接，得到基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器。5.如权利要求4所述基于功能化纳米材料的光电化学生物传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤一中进行AuNPs/g<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑峻松，朱垂雨，夏梦诗，汪莉娜，李承红，刘华敏，方立超，黄辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学，
类型：发明
国别省市：